DE102019100106A1 - Einpressbares leistungsmodul und zugehörige verfahren - Google Patents

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Huibin CHEN
Tiburcio MALDO
KeunHyuk Lee
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Abstract

Implementierungen von Halbleitergehäusen können beinhalten: eine oder mehrere elektrisch mit einem Leiterrahmen gekoppelte Die. Der Leiterrahmen kann in ein Gehäuse integriert werden. Das Halbleitergehäuse kann auch einen Satz vom Gehäuse aus verlaufende Signalleitungen, einen Satz vom Gehäuse aus verlaufende Leistungsleitungen und eine Vielzahl von Einpressstiften aufweisen, die jeweils fest mit dem Satz Signalleitungen und dem Satz Leistungsleitungen gekoppelt sind. Der Satz Signalleitungen und der Satz Leistungsleitungen können so konfiguriert werden, dass sie sich mit einem Substrat verbinden.

Description

  • HINTERGRUND
  • Technisches Gebiet
  • Aspekte dieses Dokuments beziehen sich im Allgemeinen auf Halbleitergehäuse, wie beispielsweise Leistungsmodule für Haushaltsgeräte, die Automobilindustrie und industrielle Anwendungen.
  • Hintergrund
  • Üblicherweise werden die Leitungen zur Kopplung von Halbleitergehäusen an Substrate wie Leiterplatten mit den Substraten verlötet. Andere Ausführungen beinhalten Leitungen mit einer Einpressstiftstruktur am Anschlussende der Leitungen.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Implementierungen von Halbleitergehäusen können beinhalten: eine oder mehrere elektrisch mit einem Leiterrahmen gekoppelte Die. Der Leiterrahmen kann in ein Gehäuse integriert werden. Das Halbleitergehäuse kann auch einen Satz vom Gehäuse aus verlaufende Signalleitungen, einen Satz vom Gehäuse aus verlaufende Leistungsleitungen und eine Vielzahl von Einpressstiften aufweisen, die jeweils fest mit dem Satz Signalleitungen und dem Satz Leistungsleitungen gekoppelt sind. Der Satz Signalleitungen und der Satz Leistungsleitungen können so konfiguriert werden, dass sie sich mit einem Substrat verbinden.
  • Implementierungen von Halbleitergehäusen können eines, alle oder beliebige der folgenden Merkmale aufweisen:
  • Bei der einen oder den mehreren elektrisch mit einem Leiterrahmen gekoppelten Die kann es sich um ein Leistungsmodul handeln.
  • Die Einpressstifte können durch Schweißen, Weichlöten oder Hartlöten mit den Signalleitungen und den Leistungsleitungen verbunden werden.
  • Der Satz Signalleitungen kann sich auf einer ersten Seite des Gehäuses und der Satz Leistungsleitungen auf einer zweiten Seite des Gehäuses gegenüber der ersten Seite befinden.
  • Bei dem Substrat kann es sich um eine Leiterplatte handeln.
  • Die Vielzahl der Einpressstifte kann Kupfer enthalten.
  • Implementierungen von Halbleitergehäusen können umfassen: ein Leistungsmodul mit einem Satz Signalleitungen, die mit dem Leistungsmodul verbunden sind; einen Satz Leistungsleitungen, der auf einer Seite des Leistungsmoduls gegenüber dem Satz Signalleitungen mit dem Leistungsmodul verbunden ist; und einen Einpressstift, der jeweils an die Signalleitungen und die Leistungsleitungen geschweißt, weichgelötet oder hartgelötet ist. Der Einpressstift kann so konfiguriert werden, dass er mit einer Leiterplatte verbunden ist.
  • Implementierungen von Halbleitergehäusen können eines, alle oder beliebige der folgenden Merkmale aufweisen:
  • Das Leistungsmodul kann einen Schalter, einen Gleichrichter oder einen Wechselrichter beinhalten.
  • Der Einpressstift kann mit einer aus dem Satz Signalleitungen und mit einer aus dem Satz Leistungsleitungen durch Schweißen, Weichlöten oder Hartlöten mittels einer Haltevorrichtung verbunden werden.
  • Das Leistungsmodul kann weiterhin einen Leiterrahmen mit dem Satz Signalleitungen und dem Satz Leistungsleitungen beinhalten.
  • Der Leiterrahmen kann 99,9 % reines Kupfer enthalten.
  • Die Vielzahl der Einpressstifte kann eine CuCrAgFeTiSi-Legierung enthalten.
  • Implementierungen eines Verfahrens zur Herstellung von Halbleitergehäusen können beinhalten: Bereitstellen eines Leistungsmoduls mit einem Satz Signalleitungen auf einer ersten Seite und einem Satz Leistungsleitungen auf einer zweiten Seite. Das Verfahren kann außerdem das Zuschneiden eines Abschnitts des Satzes Signalleitungen und eines Abschnitts des Satzes Leistungsleitungen und das Schweißen, Weichlöten oder Hartlöten eines Einpressstifts aus einer Vielzahl von Einpressstiften an den jeweiligen Signalleitungen und den jeweiligen Leistungsleitungen beinhalten. Das Verfahren kann außerdem das Biegen des Satzes Signalleitungen und des Satzes Leistungsleitungen in einen gewünschten Winkel beinhalten, der zum Verbinden mit einem Substrat konfiguriert ist Die Implementierungen eines Verfahrens zur Herstellung von Halbleitergehäusen können eines, alle oder beliebige der folgenden Merkmale aufweisen:
  • Bei der Vielzahl von Einpressstiften kann es sich um vereinzelte Einpressstifte handeln.
  • Das Verfahren kann ferner vor dem Schweißen, Weichlöten oder Hartlöten jedes Einpressstifts in eine Haltevorrichtung das Verbinden eines Abschnitts jeder Signalleitung des Satzes Signalleitungen mit der Haltevorrichtung und eines Abschnitts jeder Leistungsleitung des Satzes Leistungsleitungen mit der Haltevorrichtung beinhalten.
  • Bei der Vielzahl von Einpressstiften kann es sich um eingefasste Einpressstifte handeln.
  • Das Verfahren kann ferner das Vereinzeln der Vielzahl von Einpressstiften aus einem Gestell nach dem Schweißen, Weichlöten oder Hartlöten beinhalten.
  • Das Schweißen, Weichlöten oder Hartlöten kann ferner entweder Ultraschallschweißen, -weichlöten oder -hartlöten und/oder Laserschweißen, -weichlöten oder -hartlöten umfassen.
  • Das Verfahren kann ferner die Verbindung eines Leitungsträgers mit dem Satz Signalleitungen und dem Satz Leistungsleitungen und mit dem Leistungsmodul beinhalten, wobei der Leitungsträger so konfiguriert ist, dass er eine Verformung des Satzes Signalleitungen und des Satzes Leistungsleitungen verhindert.
  • Der Leiterrahmen kann 99,9 % reines Kupfer und die Einpressstifte können eine CuCrAgFeTiSi-Legierung enthalten.
  • Die vorstehenden und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile sind für den Fachmann aus der BESCHREIBUNG und den ZEICHNUNGEN sowie aus den ANSPRÜCHEN ersichtlich.
  • Figurenliste
  • Im Folgenden werden Implementierungen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Bezugszeichen gleichartige Elemente bezeichnen, und
    • 1 ist eine Seitenansicht einer Implementierung eines Halbleitergehäuses in Verbindung mit einer Leiterplatte (PCB);
    • 2A ist eine Draufsicht auf ein Leistungsmodul mit zugeschnittenen Leitungen;
    • 2B ist eine Draufsicht auf ein Leistungsmodul mit Einpressstiften, die mit den zugeschnittenen Leitungen verbunden sind;
    • 2C ist die Draufsicht auf ein Leistungsmodul mit gebogenen Leitungen;
    • 2D ist eine Seitenansicht einer Implementierung eines Halbleitergehäuses mit gebogenen, zugeschnittenen Leitungen;
    • 2E ist eine Seitenansicht einer Implementierung eines Halbleitergehäuses in Verbindung mit einer Leiterplatte (PCB);
    • 3 veranschaulicht eine Implementierung des Verfahrens zur Verbindung von vereinzelten Einpressstiften mit zugeschnittenen Leitungen eines Leistungsmoduls;
    • 4 ist eine weitere Implementierung eines Verfahrens zur Verbindung des Gestelltyps Einpressstifte mit zugeschnittenen Leitungen eines Leistungsmoduls;
    • 5 ist eine Implementierung eines Einpressstiftes, der mit einer Schweißvorrichtung verbunden ist; und
    • 6 ist eine Implementierung eines Halbleitergehäuses in Verbindung mit einer eingepressten Einsteckunterstützungstasche.
  • BESCHREIBUNG
  • Diese Offenbarung, ihre Aspekte und Implementierungen sind nicht auf die hier offenbarten speziellen Komponenten, Montageverfahren oder Verfahrenselemente beschränkt. Viele weitere im Stand der Technik bekannte Komponenten, Montageverfahren und/oder Verfahrenselemente, die mit dem angestrebten Halbleitergehäuse vereinbar sind, gehen aus dieser Offenbarung zur Verwendung mit besonderen Implementierungen hervor. Entsprechend können zum Beispiel, obwohl besondere Implementierungen offenbart sind, diese Implementierungen und implementierenden Komponenten beliebige Formen, Größen, Bauarten, Typen, Modelle, Versionen, Abmessungen, Konzentrationen, Materialien, Mengen, Verfahrenselemente, Verfahrensschritte und/oder dergleichen aus dem Stand der Technik für diese Halbleitergehäuse sowie implementierenden Komponenten und Verfahren umfassen, die mit der angestrebten Wirkungsweise und den angestrebten Verfahren vereinbar sind.
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist eine Implementierung eines Halbleitergehäuses 2 in Verbindung mit einer Leiterplatte (PCB) 4 dargestellt. Wie dargestellt, enthält das Halbleitergehäuse 2 ein Leistungsmodul 6 mit einem Satz Signalleitungen 8, der auf einer Seite mit dem Leistungsmodul 6 verbunden ist. Das Leistungsmodul kann durch ein nicht einschränkendes Beispiel einen Schalter, einen Gleichrichter oder einen Wechselrichter beinhalten. Der Satz Signalleitungen 8 wird mit der Leiterplatte über Einpressstifte 10 verbunden, die sich in Öffnungen einfügen, die in der Leiterplatte ausgebildet sind. Bei diesen Öffnungen kann es sich um gebohrte oder anderweitig gebildete Durchkontaktierungen durch die Leiterplatte in bestimmten Implementierungen handeln. In anderen Implementierungen können die Einpressstifte 10 jedoch in auf der Leiterplatte gebildete oder über Schweißen, Weichlöten oder Hartlöten damit verbundene Stiftaufnahmen eingefügt werden.
  • Auf einer Seite des Leistungsmoduls 6 gegenüber dem Satz Signalleitungen 8 ist ein Satz Leistungsleitungen 12 mit dem Leistungsmodul 6 verbunden. Die Leistungsleitungen 12 werden über Einpressstifte 14 mit der Leiterplatte verbunden. In verschiedenen Implementierungen können die Einpressstifte 14 durch Öffnungen in der Leiterplatte oder durch Stiftaufnahmen, wie die hierin offenbarten, mit der Leiterplatte gekoppelt werden. Einpressstifte 10 und 14 werden mit den Signalleitungen 8 bzw. den Leistungsleitungen 12 verschweißt, weichgelötet oder hartgelötet. In besonderen Implementierungen werden die Einpressstifte 10, 14 mit den Enden der Signalleitungen 8 bzw. Leistungsleitungen 12 mit einer Haltevorrichtung oder Führung verschweißt (oder weichgelötet oder hartgelötet). In verschiedenen Implementierungen werden die Leitungen 8 und 12 aus hochreinem Material für thermische und elektrische Leistungen hergestellt und die Einpressstifte aus einem anderen Material, das besser für die Verbindungsleistung geeignet ist als das Material der Leitungen.
  • Während das in 1 dargestellte Leistungsmodul 6 sowohl Leitungen 8 als auch Leistungsleitungen 12 in besonderen Implementierungen aufweist, kann nur ein Satz Leitungen verwendet werden, entweder die Leitungen 8 oder die Leistungsleitungen 12. In einigen Implementierungen können die Leitungen 8 auf beiden gegenüberliegenden Seiten des Leistungsmoduls verteilt sein; in anderen können die Leistungsleitungen 12 auf beiden gegenüberliegenden Seiten des Leistungsmoduls verteilt sein. In weiteren Implementierungen können die Leitungen 8 auf angrenzenden Seiten des Leistungsmoduls verteilt sein; in anderen können die Leistungsleitungen 12 auf angrenzenden Seiten des Leistungsmoduls verteilt sein. In weiteren Implementierungen können die Leitungen 8 auf mehr als zwei Seiten des Leistungsmoduls verteilt sein; und in anderen können die Leistungsleitungen auf mehr als zwei Seiten des Leistungsmoduls verteilt sein.
  • Das Material der Einpressstifte kann bestimmte Eigenschaften aufweisen, damit die Einpressstifte den Kräften beim Einsetzen der Einpressstifte in Substrate und Herausziehen der Einpressstifte aus Substraten standhalten können. In einigen Implementierungen können die Einpressstifte aus einer CuCrAgFeTiSi-Legierung hergestellt werden, die unter dem Markennamen K88 von der Wieland-Werke AG, Ulm, vertrieben wird. In solchen Implementierungen kann das Material aufgrund seiner gewünschten Dehngrenze in Kombination mit seiner elektrischen Leitfähigkeit und seiner guten Beständigkeit gegen Spannungsrelaxation ausgewählt werden. Unter Berücksichtigung dieser drei Materialeigenschaften der Legierung können verschiedene andere Metalllegierungswerkstoffe als Einpressstifte verwendet werden. In verschiedenen Implementierungen können die Einpressstifte aus Zinn, Nickel, anderen Kupfer-Zinn-Legierungen wie CuSn4, CuSn6, CuNiSi oder anderen geeigneten Materialien mit der gewünschten Dehngrenze und elektrischen Leitfähigkeit gebildet sein. Die hierin beschriebene Struktur der Implementierungen von Halbleitergehäusen kann Koplanaritätsprobleme verringern, die bei anderen Halbleitergehäusen auftreten. Beim Einsetzen der Einpressstifte kann es sich um einen schnellen, kostengünstigen und zuverlässigen Herstellungsprozess handeln, der die Reparatur eines Einpressstiftes bis zu zweimal in einem Gerät ermöglicht. Auf diese Weise kann das Leistungsmodul über die Lebensdauer eines bestimmten Einpressstiftes hinaus wiederverwendet werden, da die Einpressstifte repariert werden können.
  • In verschiedenen Implementierungen beinhaltet das Leistungsmodul ein oder mehrere Die, die elektrisch mit einem Leiterrahmen verbunden sind. Der Leiterrahmen kann in ein Gehäuse integriert werden. Als nicht einschränkendes Beispiel kann der Leiterrahmen aus 99,9 % reinem Kupfer (oder mehr als 99 % Kupfer) bestehen, obwohl in verschiedenen Implementierungen andere Reinheiten von Kupfer (mehr oder weniger rein) oder anderen Metallen verwendet werden können, wie beispielsweise Silber, Gold, Aluminium, jede Kombination davon und jedes andere elektrisch leitfähige Metall. In verschiedenen Implementierungen, bei denen der Leiterrahmen 99,9 % oder mehr reines Kupfer enthält, kann das Kupfermaterial für die Verwendung als Einpressstift ungeeignet sein, da es sich möglicherweise zu stark verformt/verbiegt, um wirksam als Einpressstift zu funktionieren. Wie bereits beschrieben, können Einpressstifte mit einem oder beiden der Signalsätze Leitungen und Leistungsleitungen verbunden werden. Als nicht einschränkendes Beispiel können die Einpressstifte in verschiedenen Implementierungen mit den Leitungen durch Schweißen, Weichlöten, Hartlöten, Laserschweißen, Ultraschallschweißen, thermisches Schweißen, Laserweichlöten, Laserhartlöten, Ultraschallweichlöten, Ultraschallhartlöten oder jede andere Art, die geeignet ist, die Metalle der Leitungen mit den Einpressstiften unter Beibehaltung der elektrischen Leitfähigkeit zu verbinden, verbunden werden. In verschiedenen Implementierungen von Halbleitergehäusen, wie hierin beschrieben, sind die Einpressstifte nicht in die ursprüngliche Struktur des Leiterrahmens integriert wie in anderen Halbleitergehäusen, sondern werden in einem nachfolgenden Prozess separat mit den Leitungen verbunden. Als nicht einschränkendes Beispiel kann es sich bei den Einpressstiften um einen festen Stift mit einer festen Einpresszone, einen flexiblen Stift mit einer elastischen Einpresszone oder um jede andere Art von Struktur handeln, die wie ein Einpressstift funktioniert. Flexible Stifte sind so konzipiert, dass sie sich beim Einsetzen verformen und eine dauerhafte Kontaktnormalkraft aufrechterhalten, wenn sie in eine zuverlässige elektrische und mechanische Verbindung, wie beispielsweise eine Leiterplatte, eingesetzt werden.
  • In verschiedenen Implementierungen kann das Halbleitergehäuse eine Vielzahl anderer elektrischer Komponenten beinhalten, einschließlich, als nicht einschränkendes Beispiel, Spulen, Kondensatoren, Stellglieder, Sensoren, aktive elektrische Komponenten, passive elektrische Komponenten, jede Kombination davon und jede andere elektrisch betriebene und/oder elektrisch leitfähige Struktur oder Vorrichtung, die in das Gehäuse des Halbleitergehäuses passen kann. Als nicht einschränkendes Beispiel kann es sich bei Leistungsmodulen mit Gehäusen wie den hierin offenbarten bei den Leistungsmodulen um ABS-Module (Antiblockiermodule), ESC-Module (Elektronische Stabilitätskontrollmodule), Sensormodule, Diebstahlsicherungsantennen, Diebstahlschutzmodule, Stromverteilungsmodule, Leistungsumwandlungsmodule, Leistungsregelmodule und jede andere einzelne Vorrichtung handeln, die in einem Gehäuse untergebracht werden kann. Die Verwendung von Einpressstiften in diesen Anwendungen kann den Montageprozess der Anwendung einfacher und zuverlässiger machen.
  • Bezugnehmend auf 2A bis 2E wird die Konfiguration eines Gehäuses bei oder nach verschiedenen Schritten bei der Implementierung eines Verfahrens zur Herstellung von Halbleitergehäusen dargestellt. Bezugnehmend auf 2A wird das Leistungsmodul 16 mit einem Satz Signalleitungen 18 auf einer ersten Seite des Leistungsmoduls und einem Satz Leistungsleitungen 20 auf einer zweiten Seite des Leistungsmoduls dargestellt. Das Verfahren beinhaltet das Zuschneiden der Abschnitte der Signalleitungen 18 und der Leistungsleitungen 20. Die Leitungen können als nicht einschränkendes Beispiel mit einer Leitungsschneidemaschine, Schneidemaschinen, Zangen oder anderen geeigneten Geräten zum Zuschneiden von Leitungen zugeschnitten werden. Wie in 2B gezeigt, wird das Leistungsmodul 16 nach dem Schweißen (oder Weichlöten oder Hartlöten) eines Einpressstiftes aus einer Vielzahl von Einpressstiften 22 an jede Leitung der Signalleitungen des Leistungsmoduls 26 dargestellt. Bei dem Verfahren des Schweißens (oder Weichlötens oder Hartlötens) kann es sich um ein beliebiges, in diesem Dokument offengelegtes handeln. Ein Einpressstift aus einer Vielzahl von Einpressstiften 30 kann auch an jede der Leistungsleitungen 30 des Leistungsmoduls 26 in verschiedenen Ausführungen des Verfahrens angeschweißt werden. Wie bereits erwähnt, hängt der Prozess des Schweißens (oder Weichlötens oder Hartlötens) der Einpressstifte von der Lage der einzelnen Leitungen auf dem Gehäuse ab. Beim in 2A-2E dargestellten Verfahren wird das Verfahren veranschaulicht, bei dem sich die Vielzahl der Leitungen 18 und Leistungsleitungen 20 auf gegenüberliegenden Seiten befinden. Bei Ausführungen, bei denen es nur Leitungen oder Leistungsleitungen gibt, umfasst das Verfahren Schweißen (oder Weichlöten oder Hartlöten) von Einpressstiften nur auf den vorhandenen Leitungen. Bei Ausführungen, bei denen sich die Leitungen auf angrenzenden Seiten oder mehr als einer Seite befinden, kann das Schweißverfahren in mehreren Schritten erfolgen, wobei sich die Einpressstifte auf einer Seite oder auf mehreren Seiten gleichzeitig befinden. Bei einigen Ausführungen dürfen die Einpressstifte nicht gleichzeitig auf einer Seite geschweißt werden, vielmehr kann einer oder können mehrere geschweißt werden und der Rest kann in einem oder mehreren zusätzlichen Schweißschritten geschweißt werden.
  • Bei verschiedenen Ausführungen kann es sich bei der Vielzahl von Einpressstiften um vereinzelte Einpressstifte handeln. Bei anderen Ausführungen kann es sich bei der Vielzahl von Einpressstiften um eingefasste Einpressstifte handeln. Vor dem Schweißen (oder Weichlöten oder Hartlöten) kann das Verfahren auch die Verbindung von einem, allen oder beliebigen der Einpressstifte in eine Haltevorrichtung beinhalten. Bei bestimmten Ausführungen kann das Verfahren das Verbinden eines Abschnitts jeder einzelnen Leitung des Satzes Signalleitungen mit der Haltevorrichtung beinhalten. Bei verschiedenen Ausführungen kann das Verfahren das Verbinden eines Abschnitts jeder einzelnen Leitung des Satzes Leistungsleitungen mit der Haltevorrichtung beinhalten. Bei einigen Verfahrensausführungen können sowohl die Signalleitungen als auch die Leistungsleitungen mit einer Haltevorrichtung für Schweißen, Weichlöten oder Hartlöten verbunden sein. Schweißstützkonstruktionen, die denen der 5 und 6 ähnlich sind, können in verschiedenen Ausführungen eingesetzt werden.
  • Bezugnehmend auf die 2C und 2D kann das Verfahren das Biegen des Satzes Signalleitungen 32 und des Satzes Leistungsleitungen 34 in einen gewünschten Winkel beinhalten, der zum Verbinden mit einem Substrat wie beispielsweise einer Leiterplatte konfiguriert ist. Bezugnehmend auf 2E kann das Verfahren ferner das Verbinden des Halbleitergehäuses 36 mit einem Substrat 38 mithilfe der Einpressstifte 40 beinhalten. Das Substrat kann eine Leiterplatte aus geeigneten Materialien wie feuerhemmendem 4 (FR-4) Glasepoxid, feuerhemmendem 5 (FR-5) und Bismaleimid-Triazin-Harz (BT-Harz) oder direkt gebundenem Kupfer (DBC) beinhalten. Bei verschiedenen Ausführungen kann das Verfahren auch die Verbindung eines Leitungsträgers mit dem Satz Signalleitungen und dem Satz Leistungsleitungen beinhalten. Der Leitungsträger kann so konfiguriert werden, dass eine Verformung des Satzes Signalleitungen und des Satzes Leistungsleitungen während des Transports und/oder während des Einsetzens verhindert wird.
  • Bei verschiedenen Ausführungen können gegossene Leistungsmodule mit Signalleitungen auf der einen Seite des Leistungsmoduls und mit Leistungsleitungen auf der gegenüberliegenden Seite des Leistungsmoduls in die X-Achse einer Positionierführungsvorrichtung eingesetzt werden. Die Signalleitungen und Leistungsleitungen können auf eine vorgegebene Länge zugeschnitten werden, bevor sie in die Führungsvorrichtung eingesetzt werden. Ein Satz Einpressstifte kann auch in einer Y-Achsenposition in die Führungsvorrichtung eingesetzt werden. Bei manchen Ausführungen kann es sich bei den Einpressstiften um vereinzelte Einpressstifte handeln. Bei anderen Ausführungen kann es sich bei den Einpressstiften um eingefasste Einpressstifte handeln. Die Einpressstifte und die Leitungen des Leistungsmoduls können über Schweißen, Weichlöten oder Hartlöten verbunden werden. Bei verschiedenen Ausführungen können die geschweißten Einpress-Signalleitungen und geschweißten Einpress-Leistungsleitungen während des Einsetzens des Halbleitergehäuses in ein Substrat, etwa eine Leiterplatte, in eine Unterstützungstasche eingesetzt werden, wie in 6 dargestellt. Das Schweißen/Weichlöten/Hartlöten der Leitungen mit den Einpressstiften kann eine stärkere und zuverlässigere Verbindung als die in Gehäusen mithilfe eines Klick- oder Einsetz-Kopplungsmechanismus zwischen den Leitungen und den Einpressstiften herstellen. Bei einigen Ausführungen können jedoch ein, mehrere oder alle Einpressstifte mithilfe eines Klick- oder Einsetz-Kopplungsmechanismus zwischen den Leitungen und den Einpressstiften verbunden werden.
  • Bezugnehmend auf 3 wird eine weitere Umsetzung eines Verfahrens zur Herstellung von Halbleitergehäusen mit einer Vielzahl von vereinzelten Einpressstiften 42 dargestellt. Ein Leistungsmodul 44 mit einem Satz Signalleitungen 46 und einem Satz Leistungsleitungen 48 wird mit zugeschnittenen Signalleitungen 46 und zugeschnittenen Leistungsleitungen 48 dargestellt. Die Vielzahl vereinzelter Einpressstifte 42 kann mit dem Satz Signalleitungen 46 und dem Satz Leistungsleitungen 48 durch verschiedene hier offenbarte Schweiß-, Weichlöt- oder Hartlöt-Verfahren verschweißt werden.
  • Bezugnehmend auf 4 wird eine weitere Umsetzung eines Verfahrens zur Herstellung von Halbleitergehäusen mit einer Vielzahl von eingefassten Einpressstiften 50 dargestellt. Ein Leistungsmodul 52 mit einem Satz Signalleitungen 54 und einem Satz Leistungsleitungen 56 wird mit zugeschnittenen Signalleitungen 54 und zugeschnittenen Leistungsleitungen 56 dargestellt. Die Vielzahl eingefasster Einpressstifte 50 kann mit dem Satz Signalleitungen 54 und dem Satz Leistungsleitungen 54 durch Schweißen, Weichlöten oder Hartlöten verschweißt werden, wie vorstehend beschrieben. Das Verfahren beinhaltet ferner das Vereinzeln der Einpressstifte 50 aus dem Gestell, nachdem die Einpressstifte 50 mit den Leitungen 54 und 56 des Leistungsmoduls 52 verschweißt wurden.
  • Nun bezugnehmend auf 5 wird ein einzelner Einpressstift 58 in einer Haltevorrichtung 60 zum Schweißen, Weichlöten oder Hartlöten dargestellt. Die Haltevorrichtung kann helfen, den Einpressstift vor und während des Schweißprozesses mit der entsprechenden Leitung in Verbindung zu halten. Bezugnehmend auf 6 wird eine Vielzahl von Einpressstiften 62, die von einer eingepressten Einsteckunterstützungstasche 64 getragen werden, dargestellt. Die eingepresste Einsteckunterstützungstasche 64 kann verwendet werden, um die Einpressstifte 62 vor und während des Schweißprozesses mit den Leitungen 66 in Verbindung zu halten. Bei anderen Ausführungen kann die Unterstützungstasche 64 auch verwendet werden, um die Schweißposition zwischen den Leitern 66 und den Einpressstiften 62 beim Einsetzen des Leistungsmoduls in ein Substrat und/oder beim Transport des Leistungsmoduls zu unterstützen.
  • Die hierin beschriebene Struktur und das hierin beschriebene Verfahren können auf eine Vielzahl von Anwendungen unter Verwendung der Einpressstiftverbindungen angewendet werden, einschließlich Einpressstiftleisten, integrierte Gehäuse oder Module oder alle anderen Halbleitergehäuse mit einer Kombination aus Leitungen und Einpressstiften. Einpressstiftleisten umfassen insbesondere eine Baugruppe aus einem Kunststoffgehäuse mit Kontaktklemmen. Wie hierin beschrieben, könnten die Klemmen beschnitten und die Einpressstifte bis zum Ende verschweißt, weichgelötet oder hartgelötet werden. Dies würde es ermöglichen, die Klemmen und Einpressstifte aus verschiedenen Materialien herzustellen, ohne die Leistung des Gehäuses oder der Einpressstifte zu beeinträchtigen. Diese Technologie kann in Haushaltsgeräten, der Automobilindustrie, in industriellen Anwendungen oder in anderen Anwendungen eingesetzt werden, die eine leistungsstarke Elektronik mit sehr zuverlässigen Verbindungen erfordern.
  • Die Verwendung von Einpressstiften sowohl auf den Leistungsleitungen als auch auf Signalen und Signalleitungen in verschiedenen Ausführungen von Leistungsmodulen, wie den hierin offenbarten, kann dazu beitragen, Probleme durch Lötrisse bei Hochleistungsanwendungen für Leistungsmodule zu lösen. Das Verfahren zur Herstellung eines Halbleiters, wie beschrieben, kann in bestehenden Anlagen mit minimalen Prozessänderungen oder Maschinenmodifikationen durchgeführt werden, wobei die Leistung der Halbleitergehäuse erhalten, wenn nicht sogar erhöht wird.
  • Verschiedene Gehäuseausführungen können eines, alle oder beliebige der folgenden Merkmale aufweisen:
  • Bei dem Halbleitergehäuse handelt es sich um ein Leistungsmodul.
  • Die Einpressstifte sind entweder durch Schweißen, Weichlöten oder Hartlöten mithilfe einer Haltevorrichtung mit den Signalleitungen und den Leistungsleitungen verbunden. Der Satz Signalleitungen befindet sich auf einer ersten Seite des Gehäuses und der Satz Leistungsleitungen auf einer zweiten Seite des Gehäuses gegenüber der ersten Seite.
  • Das Leistungsmodul beinhaltet einen Schalter, einen Gleichrichter oder einen Wechselrichter.
  • Die Vielzahl der Einpressstifte beinhaltet eine CuCrAgFeTiSi-Legierung.
  • Verschiedene Verfahrensausführungen können eines, alle oder beliebige der folgenden Merkmale aufweisen:
  • Der Leiterrahmen kann 99,9 % reines Kupfer beinhalten, und die Einpressstifte umfassen eine CuCrAgFeTiSi-Legierung.
  • Das Schweißen, Weichlöten und Hartlöten beinhaltet eines der Verfahren Ultraschallschweißen, Laserschweißen, Ultraschallweichlöten, Ultraschallhartlöten, Laserweichlöten oder Laserhartlöten.
  • Das Verfahren beinhaltet ferner die Verbindung eines Leitungsträgers mit dem Satz Signalleitungen und dem Satz Leistungsleitungen und mit dem Leistungsmodul, wobei der Leitungsträger so konfiguriert ist, dass er eine Verformung des Satzes Signalleitungen und des Satzes Leistungsleitungen verhindert.
  • Es versteht sich ohne Weiteres, dass dort, wo sich die vorstehende Beschreibung auf besondere Implementierungen von Halbleitergehäusen und implementierenden Komponenten, Teilkomponenten, Verfahren und Teilverfahren bezieht, eine Reihe von Abwandlungen vorgenommen werden kann, ohne von ihrem Wesen abzuweichen, und dass diese Implementierungen, implementierenden Komponenten, Teilkomponenten, Verfahren und Teilverfahren auch auf andere Halbleitergehäuse angewendet werden können.

Claims (10)

  1. Halbleitergehäuse, umfassend: eine oder mehrere elektrisch mit einem Leiterrahmen gekoppelte Die; den in einem Gehäuse umfassten Leiterrahmen; einen aus dem Gehäuse verlaufenden Satz Signalleitungen; einen aus dem Gehäuse verlaufenden Satz Leistungsleitungen, welcher dem Satz Signalleitungen gegenüber liegt; und eine Vielzahl von Einpressstiften, wobei jeder Einpressstift an den Satz Signalleitungen und den Satz Leistungsleitungen geschweißt, weichgelötet oder hartgelötet ist; wobei die Vielzahl von Einpressstiften so konfiguriert ist, dass diese mit einer Leiterplatte verbunden sind.
  2. Halbleitergehäuse nach Anspruch 1, wobei der Leiterrahmen 99,9 % reines Kupfer umfasst
  3. Halbleitergehäuse nach Anspruch 2, wobei die Vielzahl von Einpressstiften eine CuCrAgFeTiSi-Legierung umfasst.
  4. Halbleitergehäuse, umfassend: ein Leistungsmodul, umfassend: einen Satz mit dem Leistungsmodul verbundene Signalleitungen; einen Satz Leistungsleitungen, der auf einer Seite des Leistungsmoduls gegenüber dem Satz Signalleitungen mit dem Leistungsmodul verbunden ist; und einen Einpressstift, der an den jeweiligen Signalleitungen und den jeweiligen Leistungsleitungen geschweißt, weichgelötet oder hartgelötet ist; wobei der Einpressstift so konfiguriert ist, dass er mit einer Leiterplatte verbunden ist.
  5. Halbleitergehäuse nach Anspruch 4, wobei das Leistungsmodul ferner einen Leiterrahmen umfasst, der den Satz Signalleitungen und den Satz Leistungsleitungen umfasst.
  6. Halbleitergehäuse nach Anspruch 5, wobei der Leiterrahmen 99,9 % reines Kupfer umfasst.
  7. Verfahren zur Herstellung von Halbleitergehäusen, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Leistungsmoduls, umfassend einen Satz Signalleitungen auf einer ersten Seite und einen Satz Leistungsleitungen auf einer zweiten Seite; Zuschneiden eines Abschnitts des Satzes Signalleitungen und eines Abschnitts des Satzes Leistungsleitungen; entweder Schweißen, Weichlöten oder Hartlöten eines Einpressstifts aus einer Vielzahl von Einpressstiften an an den jeweiligen Signalleitungen und den jeweiligen Leistungsleitungen; und Biegen des Satzes Signalleitungen und des Satzes Leistungsleitungen in einen gewünschten Winkel, der zum Verbinden mit einem Substrat konfiguriert ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei es sich bei der Vielzahl von Einpressstiften um vereinzelte Einpressstifte oder eingefasste Einpressstifte handelt.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend vor entweder dem Schweißen, Weichlöten oder Hartlöten das Verbinden: jedes Einpressstifts mit einer Haltevorrichtung; eines Abschnitts jeder Signalleitung des Satzes Signalleitungen mit der Haltevorrichtung; eines Abschnitts jeder Leistungsleitung des Satzes Leistungsleitungen mit der Haltevorrichtung.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend das Vereinzeln der Vielzahl von Einpressstiften aus einem Gestell nach entweder dem Schweißen, Weichlöten oder Hartlöten.
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